第50卷第1期2021年2月
有金属加工
NONFERROUS METALS PROCESSING
Vol.50No.1
February2021
D01：10.3969/j.issn.l671-6795.2021.01.009
赵明伟
（宝武铝业科技有限公司，河南三门峡472000）
摘要：基于“1+4”热连轧生产线,2800mm冷轧生产线，采用不同工艺线路制备了5083H321铝合金板材，研究了不同制备工艺对板材组织性能的影响。结果表明，不同工艺路线成品板材力学性能、耐腐蚀性能及微观组织均存在明显差异。采用“1+4”热连轧生产线短流程工艺制备的5083H321铝合金板材性能：抗 拉强度358MPa、屈服强度257MPa、延伸率17%、剥落腐蚀等级PA、晶间质量损失3.22mg/cm2o
关键词:T+4”热连轧；铝合金板材；制备；组织性能
中图分类号:TG339文献标识码:B文章编号:1671-6795（2021）01-0040-03
随着能源危机和环境污染形势日益严峻，“以铝代钢”、“以铝代木”成为解决环境污染、减少排放的有效途径之一。铝合金具有比强度高、加工性能好、耐腐蚀性优良以及减震性优良等优点成为了轻量化材料之一"7。5083H321铝合金板材具有优异的可焊接性、耐腐蚀性及中等强度机械性能等特征，在船舶制造、液体运输容器制备等领域具有广泛用途。
目前5083H321板材的生产工艺和组织性能已有很多学者进行了研究，韩帅⑷、林化强⑸等采用熔炼-铸造-锯切-铳面-均匀化-热轧-冷轧的工艺路线对5083板材制备及退火组织性能进行了研究。但对基于“1+4”热连轧生产线,2800mm冷轧生产线制备5083H321铝合金板材的对比分析研究较少。目前国内铝加工企业基于降本增效考虑，不断挖掘热连轧生产线设备能力，因而本文基于“1+4”热连轧生产线、2800mm冷轧生产线，对5083H321铝合金板制备工艺进行对比分析研究具有积极意义，以期为高品质5083H321合金铝材制备提供有益参考。
1实验材料及方法
1.1实验原料
试验采用半连续铸造生产的5083铝合金铸锭，其合金成分（质量分数,％）为，Si0.1~0.2,Fe0.2~ 0.3,Cu0.1~0.2,Mn0.4~0.7,Cr0.05-0.10,Zn0~ 0.05,Ti0.01-0.02,Al余量。对铸锭进行锯切头、尾后规格为535mmX1860mmx6500mm o
1.2实验方法
5083H321铝合金板材制备工艺为，工艺路线一：熔铸-锯铳-均热-热轧-冷轧-退火-冷轧-退火；工艺路线二：熔铸-锯铳-均热-热轧。工艺路线一中热轧采用“1+4”热连轧线制成6.7mm厚热轧卷后，冷轧采用2800mm冷轧机分别连续冷轧至中间退火厚度，经中间退火后（预留成品轧制15%-25%加工率）再冷轧至成品，最终成品厚度为4.0mm。工艺路线一中间退火工艺为，金属温度350七保温2h；工艺路线一成品取样，利用实验室马弗炉进行小炉退火后确定成品退火温度，温度为125P，保温3h。工艺路线二中采用“1+4”热连轧粗轧机连续轧制至中间厚度25mm~40mm，利用4机架热精轧机连续轧至成品厚度4.0mm，其中25mm~40mm中间厚度坯温度为34OT：~380七,4机架加工率为30%~40%，卷取终轧温度235T~250七。工艺路线二具备典型的短流程制备特征，利用在线轧制工艺控制冶金组织演变及性能，较工艺路线一省略了冷轧、中间退火、成品退火等工序，具有明显的成本优势。
1.3分析测试
采用工艺路线一、工艺路线二所制备4.0mm厚产品，沿轧制方向呈0。和90。方向分别取样，利用高倍金相显微镜、SEM、万能试验拉伸机、耐腐蚀性试验（试验标准为ASTM G66、ASTM G6刀对所制备的4.0mm
收稿日期:2020-05-14
作者简介：赵明伟（1986-），男，硕士，工程师，主要从事铝及铝合金板带材研究工作。
第1期有金属加工41
厚板材产品进行力学性能、耐腐蚀性能、微观组织检测分析。
2结果与讨论
2.1力学性能
由表1可知，工艺路线一、工艺路线二所制备5083H321铝合金板材力学性能均符合标准，其中工艺路线二板材抗拉强度、屈服强度、延伸率较工艺路线一分别高23MPa、29MPa、3%，具有明显的优势，即工艺路线二所制备产品力学性能优于工艺路线一产品。这是由于工艺路线二热连轧轧制过程具有动态回复、动态再结晶和加工硬化三重作用，铸锭经热连轧机连续热加工变形过程，材料动态回复
和动态再结晶软化作用弱于材料变形加工硬化，使加工硬化处于主导地位。工艺路线二通过控制机架间加功率、温度分布和卷曲终轧温度，释放材料的残余应力、减少畸变能，明显提高材料性能的均匀性、稳定性。工艺路线一需要经过冷轧、中间退火、二次冷轧、成品退火等长流程制备工序，成品退火过程仅存在回复软化作用，且受制于成品卷材温度分布不均匀、畸变能陡变释放等因素，导致成品强度和延伸率较工艺路线二低。
表1力学性能
Tab.l Mechanical properties
类别抗拉强度/MPa屈服强度/MPa延伸率/%
标准305~380M215M12工艺路线一33522814
工艺路线二35825717
2.2耐腐蚀性能
表2和图1所示为工艺路线一、工艺路线二产品耐腐蚀性能对比，由此可知，工艺路线二产品耐腐蚀性能明显优于工艺路线一。这是由于，工艺路线一冷加工后由于a（Al）固溶体中镁过饱和，性能不稳定，
而且P（Mg2Al3）相易在晶界和滑移带上呈网状析出，使材料的抗蚀性能下降。而成品稳定化退火过程受冷加工畸变能能量较大因素影响，促使B相在晶内及晶界连续沉淀析出，晶内基体和晶界上的电位差相对较大⑹，因此工艺路线一的铝合金板材耐腐蚀性较差。工艺路线二经过热连轧连续热加工变形，热连轧机架间金属压下率梯度分布和终轧温度以及利用热连轧生产线在线温度控制及轧制后铝材余热控制材料性能等，有效控制材料P相析出粗大，实现第二相细小弥散分布，同步实现畸变能有效释放，可有效提升材料耐腐蚀性能稳定性及均匀性［7呵。
表2耐腐蚀性能
Tab.2Corrosion resistance
类别晶间腐蚀/(mg/cm2)剥落腐蚀
标准W15PA/PB 工艺路线一13.163PB
工艺路线二 3.22PA
（a）工艺路线一；（b）工艺路线二
图1剥落腐蚀测试样品
Fig.l Tested exfoliation susceptible specimens
2.3组织分析
图2和图3为工艺路线一和工艺路线二产品的显微组织照片。
（2a）工艺路线一；（2b）工艺路线二
图2材料金相组织
Fig.2Material microstructure
由图（2a）、图（3a）和图（3b）可知，工艺路线一产品晶粒呈现晶粒部分拉长特征，但仍存在明显的再结晶晶粒形貌，这是由于中间退火后冷轧加功率较小，未实现晶粒充分拉长，且成品退火过程在晶界处析出P相（Al3Mg2），部分p相尺寸粗大、沉淀连续析出，导致板材对晶间腐蚀和剥落腐蚀非常敏感⑼。由图 （2b）、图（3c）和图（3d）可知，工艺路线二产品晶粒呈现典型的纤维组织特征，且晶界处析出的P相数量明显少于传统技术，并呈现细小弥散分布。这是由于工艺路线二为实现卷取终轧温度，获得目标工艺性能,
42有金属加工第50卷
25mm~40mm中间厚度坯温度较低,4机架连轧机连续轧制过程温度梯度降低，材料组织加工硬化能力强于再结晶能力，晶粒和第二相化合物P相不断破碎、延长，组织呈现典型的纤维组织特征，该组织特征产品具有较强的抗晶间腐蚀能力，力学性能稳定及强韧性好，板材具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。对比分析得出，工艺路线一、工艺路线二因工艺路径的差异性，导致材料微观组织存在显著差异，从而形成产品力学性能、耐蚀性能的差异。
(3a)(3b)工艺路线一；(3c)(3d)工艺路线二图3材料第二相组织
Fig.3Second phase structure of material
3结论
(1)两种工艺所制备产品力学性能、耐腐蚀性能均满足相关标准，但工艺路线二短流程工艺制备的产品具有显著的力学性能、耐腐蚀性能优势；
(2)采用“熔铸-锯铳-均热-热轧”工艺制备的产品具有典型的材料微观组织优势，从而形成产品力学性能、耐腐蚀性能的优势；
(3)采用“1+4”热连轧生产线短流程工艺制备的5083H321铝合金板材性能，其抗拉强度358MPa、屈服强度257MPa、延伸率17%、剥落腐蚀等级PA、晶间质量损失3.22mg/cm2o
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(下转第47
页)
第1期有金属加工47
Numerical Simulation of Eccentric Expansion of
Large-Diameter Cupronickel Pipe
Liu Zhilin1,He Kai2,Wen Jiyou2,Tong Yue1,Xun Jian1,Hu Hanquan2,Lin Gaoyong1
(1.College of Materials Science and Engineering,Central South University,Changsha410083,China；
2.Jiangyin Hehong Precision Technology Co.,Ltd,Wuxi214423,China)
Abstract：In this paper,a drawing model without external die of0278mm x9.0mm large-diameter cupronickel pipe is established based on Deform-3D finite eleme n t software.The influe n ee of the deflecti o n of mandrel on the deformation rule and the shape and size of the expanded pipe is studied.The results show that the non-uniform distribution of strain in the circumferential directi o n of the pipe is caused by the non-uniform stress of each part of the pipe,which leads to the large deformati o n in the first deformati o n zone and the small deformati o n in the seco n d deformati o n
zone.As the core deflectio n angle in c reases from0°、2°、4°to6°,the roun d ness of the pipe becomes worse and worse,and the eccentricity rate of the wall thickness gradually increases.
Keywords:large-diameter cupronickel pipe；mandrel tilting；expanding drawing；numerical simulation
(上接第39页)
Influence of Water Retaining Plate on Casting Technology of
7055Aluminum Alloy Based on Numerical Simulation
Ma Guoqiang,Li Yang,Yang Lu,Zhang Zhuhui,Yu Changfu
(Liaoning Zhongwang Group Co.,Ltd.,Liaoyang111003,China)
Abstract：C++Ianguage is used for development and the MILE transient model is adopted for computer simulation in this paper.The in f lue n ee of water retaining plate on怕m perature field,solidi
ficatio n field,and stress field of ingot casti n g is mainly analyzed by numerical simulation,and the optimal position of water retaining plate is determined.The test results show that the Iongitudinal temperature gradient of the ingot is smaller and more uniform when the water retaining plate is used.With the in c rease of the dista n ee between water-retaini n g plate and the bottom edge of the mold,the Ion g itudinal temperature gradie n t of ingot increases gradually,and the stress distribution spreads from the surface to the inner part of ingot.
Keywords:numerical simulation；7055aluminum alloy；water retaining plate；casting
(上接第42页)
Study on Microstructure and Properties of5083H321Aluminum Alloy Sheet
Zhao Mingwei
(Baowu Aluminium Technology Co.,Ltd.,Sanmenxia472000,China)
Abstract:Based on the"1+4"hot continuous rolling production line and the2800mm cold rolling production line,the5083H321 aluminum alloy sheet is produced by different preparati o n processes,and the in f luence of different preparati o n processes on the microstructure and properti
es of the sheet is studied.The results show that the mecha n ical properties,corrosion resista n ee and microstructure of the finished products are obviously different in different process routes.The5083H321aluminum alloy strip produced by the short process of“1+4”hot continuous rolling production line has the following properties:tensile strength 358MPa,yield strength257MPa,elongation17%,spalling corrosion grade PA,intercrystalline mass loss3.22mg/cm2. Keywords:“1+4”hot continuous rolling；aluminum alloy sheet；preparation；microstructure and properties
